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著名的“滴沥青”实验,长达92年无人破解,原因为何?

2020-09-28 08:01阅读(66)

著名的“滴沥青”实验,长达92年无人破解,原因为何?:沥青是各种坚硬焦油状物质的混合物,可是天然的或人造的,来自植物、石油和煤焦油,曾用于防水船。沥青在

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沥青是各种坚硬焦油状物质的混合物,可是天然的或人造的,来自植物、石油和煤焦油,曾用于防水船。沥青在室温下坚硬易碎,很容易被敲碎。但是,事实上,沥青是比水粘性大千亿倍的有机液体。昆士兰大学的托马斯·帕内尔(Thomas Parnell)教授确信沥青坚硬的外表是骗人的,于是他做了滴沥青实验来测量沥青样品的流量和粘度。

1927年,帕内尔教授创建了这个实验,以证明沥青可以展示出相当惊人的特性。帕内尔教授加热了沥青样品,并将其倒入一个密封玻璃漏斗中,等待沥青沉淀下来。三年后的1930年,帕内尔认为这种物质已经冷却并稳定下来,于是切断了漏斗茎。然后,沥青开始以极慢的速度滴落。

沥青就慢慢地从漏斗中滴出,来速度如此之慢,以至于第一次滴下来花了8年时间,在漏斗被切断87年后,只下降了9滴,上一次下降是在2014年4月,预计下一次下降将在本世纪20年代的某个时候。

这个实验是作为一个演示而建立的,并没有保存在特殊的环境条件下——它被保存在一个陈列柜里,所以沥青的流速随着季节温度的变化而变化。随着大楼里安装了空调,流速也随后下降了(见下图)。

已故教授约翰·梅因斯通(John Mainstone)于1961年成为该实验的第二负责人。他负责这项实验长达52年,但和帕内尔教授一样,他没有亲眼看到一滴沥青掉落就于2013年去世了。2000年,设置了一个网络摄像头来协助监控实验,但不幸的是,由于技术问题,它错过了第八滴。在92年的时间里,各种各样的小故障使任何人都没有看到一滴沥青掉下来的瞬间。在梅因斯通去世后,监护权移交给了Andrew White教授,他是第三位滴沥青实验的监护者。

尽管滴沥青实验看起来微不足道,但它仍为科学的好奇探索精神做出了贡献,而对它的投入和持续时间使沥青实验成为最著名的实验之一。2005年,梅因斯通和已故的帕内尔教授被授予搞笑诺贝尔物理学奖。搞笑诺贝尔奖是对诺贝尔奖的模仿,每年秋季举行,以庆祝不寻常和微不足道的科学成就。搞笑诺贝尔奖的目的不是嘲笑,而是尊重科学家的好奇想象力。所以,滴沥青实验绝对值得这样的认可。吉尼斯世界纪录也将这个滴沥青实验列为世界上持续时间最长的实验。

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这是人类历史上最漫长的,到现在还没有完成的科学实验,沥青滴落实验。

1927年,澳大利亚昆士兰大学的物理学家托马斯·帕内尔想通过试验向学生证明,沥青不是固体而是液体。固体有固定的体积和形状、质地坚硬不会随容器而发生形变,而液体没有确定形状,是流动的,往往受容器影响。根据两者之间特性不同,托马斯·帕内尔设计了一个实验。

他将沥青加热,倒入一个封口的玻璃漏斗,过了整整三年,沥青才完全凝固冷却,切开漏斗的下端的封口。如果沥青是液体,它必然会滴落。但沥青的组成物质很复杂,粘度极高,是水的上千亿倍,流动速率很低,看起来真的很像固体,让它自行滴落一滴,就需要数年时间,沥青完全滴落进烧杯中,实验才算真正完成,所以这个实验注定需要几十年甚至上百年时间。

93年里,沥青一共滴落九滴,尴尬的是,这九滴滴落的瞬间都没有被人类亲眼见证。

一滴沥青滴落的时间需要8-13年,掉落烧杯中只需要十分之一秒。漏斗中的沥青看起来坚硬无比,相隔几个月去看,根本就没有任何变化,让人有种固体的错觉,极为缓慢的流速耗费的时间太长了。昆士兰大学的校友领着孙子重回学校,常常感叹,与几十年前相比没什么变化。托马斯·帕内尔耗尽半生时间,也只经历了三滴。当然,这个实验并没有停止,也有了接班人,约翰·梅因斯通教授,验二代。约翰·梅因斯通教授用了50年时间,经历了5滴沥青落下,令他抓狂的是,居然有阴差阳错的错过了。

1962年,第4滴沥青摇摇欲坠,刚刚结婚的梅因斯通,与妻子出门度蜜月,蜜月期间,沥青滴掉落了。最接近的是1979年,沥青滴与漏斗的连接处变成根细丝,摇摇欲坠,梅因斯通教授觉得它还需要一天时间,就回家了,第二天来到实验室,沥青滴已经稳稳的落在烧杯里。这让梅因斯通非常懊悔,也许再坚持观察一会,就能观察到了。2000年11月,第8滴沥青即将掉落,梅因斯通教授已经全副武装,给实验装置旁边放置了一个摄像头,赶巧,梅因斯通去了伦敦出差,但他毫不担心,摄像头会忠实的记录一切。结果,又悲剧了,存储设备出现故障,滴落画面没有保留下来。

一怒之下,梅因斯通装了三个摄像头,打算记录第九滴落下,可惜,这位老教授在2013年8月就不幸去世,终其一生没有看到沥青滴落的瞬间。

正统的昆士兰版沥青滴落实验没有完成记录,却被另一个年轻版本截胡了

爱尔兰都柏林的圣三一学院,在1944年也做了相同的沥青滴落实验。在2013年的7月,圣三一学院的实验室内,高速摄像机第一次记录下沥青滴落的瞬间,这是人类第一次亲眼见到了沥青的滴落的整个过程。

昆士兰版本沥青滴落实验的悲剧还不仅如此,第九滴沥青还没有掉落,就被认为扯断了,断了

由于之前滴落八滴,烧杯已经半满状态,第九滴几乎贴近第八滴沥青,这样观察滴落瞬间会很不明显,第三代实验管理者决定换个烧杯。2014年4月24日,白教授打开玻璃罩更换烧杯,原本他以为直接拿起玻璃罩,简单更换就好,但没想到玻璃罩与底部木质基座之间有密封,密封虽有粘性,但经过几十年早已老化,与玻璃罩一起被拿起来,底座因为重量,又掉了下来,扯断了第九滴沥青。托马斯·帕内尔与梅因斯通如果泉下有知,肯定会被气得从坟墓里跑出来。

这个无聊且漫长的实验,在2005年得到搞笑诺贝尔奖·物理学奖

搞笑诺贝尔奖一般都奖励给那种一本正经严肃认真的无聊实验,沥青滴落实验很符合评委的胃口。沥青滴落实验虽然简单无聊,但已成为科学精神的代表,有坚持力、不怕困难、实事求是,求真务实。如果急于求成,这些物理学家大可以用人工手法干预,来获取滴落瞬间视频,但他们没那么做,即使出现各种意外,仍在坚持,坚持这个需要几百年才能完成的实验。而且,这种充满不确定性的实验,让人们从无聊中找到乐趣,那种不可预测的好奇。正如约翰·梅因斯通教授颇有哲理的评说:自然界的伟大之处就在于它的不可预测,这也是我们生活的调味品

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“滴沥青”实验,在92年前,即1927年由澳大利亚昆士兰大学的托马斯·帕内尔教授开始实验。

这位教授的初衷是为了向学生们证明:虽然沥青看上去像固体一般,但实际上它只是一种粘度极高的流体。

这位教授先是将一些沥青样本倒入一个漏斗容器内(下端的开口被封闭了),然后就这样“晾”在那三年,之后再打开封口,等待沥青从漏斗下滴落。当然了,由于沥青的变化速度实在是太慢了,导致其第一滴的下落时间为1938年,但遗憾的是这个下落过程并没有人发现。


上图就是昆士兰大学滴沥青装置92年来滴下沥青的次数以及时间。遗憾的是,这九次的下落过程全部都没有被记录下来,或者说没有像下面这幅动图所示的那样记录下来。

上图是都柏林圣三一大学的滴沥青实验。在2013年7月份拍摄下的画面,他们这个实验时从1944年才开始的。

或许这个实验本身并不能为科学家带来什么重要的发现,但它却以一种特殊的方式向我们传递了什么是科学精神。

期待您的点评和关注哦!

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超级“无聊”的实验,竟成“无人破解”?

难得科学类的提问有这么戏精的,所以一定要共舞一下!为什么说这个实验无聊呢?因为“滴沥青”实验的初衷,只是想证明:虽然沥青看起来是固体,但实际上它是一种黏度极高的液体。

实验由澳大利亚昆士兰大学的托马斯·帕内尔教授,在1927年开始操作。因为实验的目的很简单,只是要证明沥青是液体,所以设备也极其简陋:一些沥青样本、一个漏斗、一个烧杯,和一个简易的漏斗支架。

是液体就会流动,向下滴落是观察液体流动最快速的方法。所以,漏斗中的沥青样本被竖着放置。为了更精准地记录沥青滴落的时间,实验开始后,漏斗下端还被封闭了3年。目的就是,等待实验对象——沥青,缓缓流动到漏斗最下端的“滴落起跑线”。

所以,实验是1927年开始实操的,但正式观察是从1930年开始的,之后就是漫长的等待了。从实验记录来看,截至2014年,已经有9滴沥青滴落到了下面的烧杯里,平均要8-9年才滴下一滴,可见其黏度之高,估计达到了水的千亿倍。下图就是沥青的下滴速率:

而且,因为如此久才滴落一滴,以至于这9滴的滴落瞬间都没有被观测到,反而是1944年跟着做同样实验的都柏林圣三一大学,在2013年的7月份拍摄到了沥青下滴时的影像资料。

其实圣三一大学的沥青实验几十年来本无人监控,跟随做这个实验的人也不知名,但2013年的时候,有物理学家发现有一滴沥青已经处于随时要滴落的状态了,所以就架设起了摄像头,从而记录到了唯一一次沥青滴落的过程画面:

根据这段影响资料,这位物理学家估计,实验中的沥青黏度大约是水的200亿倍,这和昆士兰大学的实验结果还是有很大差距的。究其原因,大概首先是沥青样本有所区别;其次,影像记录的是将滴未滴的瞬间,因为重力作用对将要分离的部位形成了拉扯,从而使得记录到的流动速度超过了沥青本该有的平均速度。

“滴沥青”实验之所以有名,更在于其科学精神的体现!

所以,这真不需要破解什么,实验本身也简单到你我都可以却不屑于去复制的程度。那“滴沥青”实验为什么这么有名气呢?除了被世界吉尼斯所纪录、获得过“搞笑诺贝尔奖”,更是被普罗大众所知晓。

我想,大概这“无聊”当中所蕴含的科学精神,令人肃然起敬吧!

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到目前为止,在这个著名的滴沥青实验中,只观察到九滴下落。 该实验保持了进行时间最长的实验室实验吉尼斯世界纪录。 实验证明沥青的流动性和高粘度,沥青是焦油的衍生物,是世界上已知最难流动的流体,用于防水和铺路。

托马斯·帕内尔,一位物理教授,于1927年创建了这个实验,以说明日常材料可以表现出相当惊人的特性。 在室温下,沥青摸起来很坚固甚至易碎,并且很容易被锤子打碎。但是,事实上,在室温下,这种物质粘性是水的1000亿倍,实际上是流体。

1927年,帕内尔教授加热沥青样品,并将其倒入一个带有密封杆的玻璃漏斗中。他让沥青冷却并稳定了三年,然后在1930年他切断了漏斗的主干。 从那以后,沥青慢慢地从漏斗中滴出来——滴得如此之慢,以至于第一滴花了八年才滴下来,接下来又花了40多年才滴下来五滴。 现在,漏斗被切断87年后,只下降了9滴,最后一滴是在2014年4月,预计下一滴将在2020年某个时候下落。

这个实验是作为一个示范而建立的,并不保存在特殊的环境条件下,它保存在展示柜中,所以沥青的流速随着温度的季节性变化而变化。 已故的约翰·梅斯顿教授于1961年成为该实验的第二任监护人。他照看这个实验52年了,但是,像他的前任帕内尔教授一样,他在看到一滴沥青落下之前就去世了。 在这92年里,各种原因阻止了人亲眼看到沥青滴下。谁愿意看?

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在科学领域,有许多实验都得到了证明或者是解决,但有一些实验或者是现象却久久无法得到科学有力的证明。其中“滴沥青”实验就是这样一个例子,它从发现至今都已有92年之久了,却仍然无人能解开其中的谜团。

我们对沥青的印象可能就是平常所看见的沥青路了吧,沥青是一种具有高粘度的物质,我们也会经常看到许多修路工人会往马路上涂沥青,等沥青干了后,凝结成固体,我们就可以在马路上行走了。正是因为沥青的这一性质,才成为了很好的铺路材料。


我们今天就来看看著名的“滴沥青”实验。其实它叫做沥青滴漏实验,是由澳大利亚昆士兰大学的托马斯·帕内尔教授在1927年做的,据说这项实验现在仍未停止,还在继续实施,并且未来可能还会持续下去。这项实验的目的就是为了测量一滴沥青在长时间内的流动速度。沥青表面上是固体,但又是一种粘性极大的液体,它能随着温度的变化而变化。


这项实验可以说是很特别了,因为持续时间很久,都打破了吉尼斯世界纪录。实验中,将一滴沥青放入漏斗内,而其要想滴入到漏斗下方的杯子内,大约需要十年的时间,所以要想观察到沥青滴落的那一瞬间可不是件容易的事儿。后据研究发现,沥青的粘度大约是水的1000亿倍,想想是多么的可怕!


长达92年的滴沥青实验至今无人破解,说到底还是沥青这种物质具有特殊的性质的原因,它就是一种看似固体实则液体的物质。这项实验在我们外人看来确实是没什么实际意义,但不管怎样,看在他们为实验坚持了这么长时间的份上,我们还是要肯定他们这种坚持不懈,能耐得住寂寞的精神的!搞科研其实就应该具备他们这样的科学精神!

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科学史上曾有过一项极其无聊的实验,沥青滴漏实验。

这项实验到今年为止还在继续,已经持续进行了92年,实验本身并不需要精密仪器和高超的研究技术。

研究员需要做的就是观察沥青从漏斗中滴落的那一瞬间

有人产生疑问:实验证明了什么?有什么研究价值?

沥青的粘稠度是蜂蜜的200万倍,这种粘稠程度近乎于固体,实验的目的就是为了证明沥青是液体而非固体(但后来人们发现沥青是一种固液混合的复杂状态,不能用单一状态描述)。

而它的实际研究价值几乎没有。

沥青滴漏实验从1927年开始进行,这项实验由昆士兰大学的科学家负责,先将沥青加热,然后装入封口漏斗中静置,这一静置就是整整三年时间,然后将封口漏斗的底部剪开,让沥青慢慢滴落。

剩下要做的就只有观察了,但由于沥青粘稠度极高,首次滴落花费了将近9年时间。

照理说沥青滴落了,也证实了当时的猜想,实验本该到此结束,但毕竟没有亲眼看到滴落的美妙瞬间,难免有些遗憾(摄影机尚未普及,只能人眼观察)。

这一滴沥青就像趁着全世界不注意,偷偷地滴落,为了观察到这一刻,实验还在继续。

有时,眼看着沥青即将滴落,就必须静静守候在它身边一整天,但它就是不滴落。

沥青仿佛在嘲笑科学家“你猜我今天滴不滴?

最近一次滴落是在2014年,无数的摄像机对准了沥青,但由于此前八次滴落,底下的烧杯中盛满了沥青,已经堆到了一定高度,可能会阻碍沥青滴落。

研究员打算将烧杯移走,清理干净后再放回原位,但移走烧杯的一瞬间,即将滴落的沥青被直接扯断了!

再上一次滴落是2000年,也有摄像机在时刻记录,研究员发现沥青已经滴落后,兴奋地拿着摄像机准备看回放,没想到摄像机竟然坏了。

再以前的滴落就没有摄像机的帮助了,不是因为下班和晚上睡觉错过了,就是因为出去一趟回来后错过了,亲眼看到它滴落真是一件磨人的事!

错过了前九次,为了观察到第十滴沥青滴落,直播网站24小时直播,多台摄影机共同摄像,很难再出差错。

但令人意外的是,全世界都以为只有昆士兰大学在进行沥青滴漏实验,其实英国的柏林圣三一大学也在偷偷进行这项实验,并且他们在2013年的7月就已经完成了影像记录,如下图。

这项实验被许多人嘲讽为偏执又无聊,还因此获得了2005年的搞笑诺贝尔物理学奖。

但其实,实验目的已经超出了它本身的意义,更多是在向人们传递,科学研究永不言弃的精神。

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“滴沥青”实验可谓是把科学精神体现的淋漓尽致,1927年澳大利亚布里斯班昆士兰大学的汤马士.帕奈尔教授为了测量高浓度沥青在室温下的流动速度,专门把沥青放到了一个封闭漏斗中等到1930年再切开封口,至此实验正式开始。

第一滴沥青于1938年12月滴下,从开封到滴下用了8年11个月,可惜的是没人看见过程,第二滴是1947年2月滴落的,可惜的是初代“沥青守护者”汤马士.帕奈尔教授没能等到第三次滴沥青,因为他在1948年去世了。

约翰.梅史东教授接手这个实验后还获得了2005年的“搞笑诺贝尔奖”,在二代“沥青守护者”梅史东教授的任期内沥青滴了5滴,平均每一滴就需要8到9年,2013年二代守护者约翰.梅史东去世了。

第三代沥青守护者由安德鲁.怀特教授担任,2014年4月20日安德鲁.怀特教授迎来了他任期内滴落的第一滴沥青,这滴沥青也是实验开始以来的第九滴,可以预见的是安德鲁.怀特教授肯定也熬不过沥青。

目前的沥青滴落实验是全世界持续时间最长的实验,而按照漏斗里的沥青量来看这个实验还能进行几百年,所以说最后一代沥青守护者的爷爷有可能才刚出生。

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著名的“滴沥青”实验,长达92年无人破解,原因为何?

沥青是我们在修建道路和制作防水材料中常用的一种物质,它的主要成分是诸多分子量不同的碳氢化合物以及一些非金属有机衍生物,从外表来看呈现黝黑的焦油状,当暴露在室外环境下一段时间后就变得非常坚硬,人们通常将其认为是固体的一种,然而实际上沥青却是一种呈现流体状态的有机液体。


我们在判断一种物质是固体还是液体,直观上虽然可以通过观察液体是否具有流动性来简单地进行区分,但是有的物质由于内部结构因素的影响,使得其流动性并不是特别明显,所以必须借助微观的观测手段,来深入观察组成物质的微观粒子(分子或者原子)之间的排列方式。如果是固体,那么通常分子或者原子间的距离较小、相互作用力较强、排列比较有规则,而且微观粒子的运动不强烈。如果是液体,则分子或者原子间的距离较大,相互作用力没有那么强,排列虽然较气体规则、但没有固体那么“井然有序”,微观粒子的热运动相对来说较强,从而在外观上表现出具有流动的性质。


为了证明沥青是液体,早在90多年前就有人专门做过相关的实验。而在此之前,科学家们已经通过有关检测的手段,测定出沥青的黏性要比水大千亿倍,而为了更加直观和精确地观测出沥青的黏性和流动速率,1927年,澳大利亚昆士兰大学的一个研究机构负责人-托马斯·帕内尔主导了一项实验,首先将加热的沥青样本放入一个密封的漏斗内,经过3年的时间让沥青充分沉淀后,剪开了漏斗下方的封口,如果沥青能够滴落下来,则证明沥青是液体无疑,同时也可以根据记录下来的滴落数据(比如两滴之间滴落的时间差、沥青滴的重量等),来测算沥青的黏度。


这个著名的“滴沥青”实验于是拉开了帷幕,谁曾想沥青的黏性实在太强,滴落的过程异常缓慢,90多年来才共滴落下来8滴,平均间隔需要10多年之久,不过,虽然每一滴酝酿的时间非常长,但滴落下来的瞬间只有不到十分之一秒,所以无论是这个实验的创立者帕内尔,还是继任者约翰·梅因斯教授,都因各种原因没有亲自目睹沥青掉落到烧杯中的情景。在2000年第8滴即将滴落之时,虽然梅因斯教授事先在实验仪器旁架设了一台摄像机,但是恰好沥青在滴落之时,摄像机存贮设备出现了问题,当时的场面也没有被记录下来。


根据之前的时间间隔,按理说第9滴应该在2012年前后滴落下来,不过随后实验管理者在更换已经半满的烧杯时出现了意外,烧杯连同外部密封的玻璃罩一起拿了下来,致使快要滴落的沥青滴被生生地扯断了,没有来得及完全滴落,因此第9滴的观测实验失败了,即使吸取了第8滴的教训,在周围架设了3台摄像机也无济于世,只能寄希望于第10滴了。


所以,严格意义上来说,这个“滴沥青”的实验90多年来仍然没有成功,一方面是没有得到前9滴的确切滴落时间,只测算出了每次沥青滴落的重量,因此没有通过实验得出关于沥青黏性和流速的准确数值。另一方面,前8次没有确切的滴落时间,加上第9次的“夭折”,在一定程度上使得90多年来的实验几乎“前功尽弃”,如果要想获得更加精确和连续的实验数值,还得至少再需要等上几十年甚至上百年。


这项“滴沥青实验”,虽然看起来非常无聊,但是却突显出人类对于未知世界和未知物质的好奇心和探索精神,在2015年时,这项实验的两任负责人获得了“世界搞笑诺贝尔物理学奖”,虽然奖项里面有“搞笑”二字,但绝非是一种讽刺和嘲笑,而是对科学探索精神的一种鼓励,正如其奖项评选标准里明确的那样,获奖项目必须是“看上去很好笑,但实际上能发人深省”。

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著名的“滴沥青”实验,长达92年无人破解,原因为何?

提起这个问题,让我依稀回想起了小的时候谁家屋顶漏雨,都会大盆小盆在底下接水,有一年在离村约2千米的省道边开了一家私人沥青提炼作坊,每天在“煮”沥青的过程中,由于设备陈旧,总有一下沥青溢出来流到外面的水槽里,每次从那里路过,都会用方便袋装一些回来然后用火烤软挤到漏水的裂缝了来堵漏。

沥青堵漏效果虽然不错,但是时间久了由于热胀冷缩或其他原因挤入裂缝的沥青会变形或流到板缝的下端,漏雨依然成为常态。那么为何沥青会自己流动,并且可以用一个神奇的“滴”字来形容呢?要搞清楚这个问题,我们需要先了解清楚沥青是一种什么样的物质。

沥青在常温下是一种绝缘体,其主要成分是沥青质和树脂它。沥青的种类很多,主要有石油沥青、煤沥青、页岩沥青以及天然沥青四种,除了天然形成的沥青之外,其余三种均是伴随着加工或深加工出现的残渣,美其名曰“副产品”。

从沥青的性质来看,沥青是一种高黏度有机不溶于水的液体,虽然密度只有每立方厘米1.15-1.25克,比水的密度稍微大一些,但是其粘性却是水的2300亿倍。正因为如此,托马斯·帕内尔教授才遇上这么“倒霉”的实验。

然而,托马斯·帕内尔所做的这项沥青滴漏实验,只是作为一项普通的教学实验,为的就是向学生证明沥青这种物质虽然锤子敲打既不破碎也不变形,但它却是典型的“欺硬怕软”,只要将它装进漏斗里关它“禁闭”就会服软而变形,甚至出现滴漏现象。

由于沥青的这种固有的特性,并且也是一种天然的防水防潮防腐的材料,因此被应用在包括基础设施建设在内的广泛领域。

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